PCI-Express 3.0 ist noch nicht so wirklich auf dem Markt angekommen, da sprechen die beteiligten Firmen wie AMD, IBM und Intel schon über den Nachfolger. Bei PCI-Express 4.0 soll die Bandbreite einmal mehr verdoppelt werden. 16 PCI-Express-2.0-Lanes bieten derzeit eine Datenrate von 8 GB/s, bei PCI-Express 2.0 sind es 4 GB/s. PCI-Express 3.0 wird in Kürze auf 16 GB/s kommen und mit PCI-Express 4.0 sollen es dann 32 GB/s werden.

Die damit einher gehenden höheren Frequenzen bringen allerdings auch Probleme mit sich. So muss bereits bei sehr kurzen Verbindungen die Signalintegrität verbessert werden. PCI-Express kann derzeit auf dem PCB über eine Strecke von etwa 20 Zoll geführt werden. Mit PCI-Express 4.0 sollen es nur noch zwischen 8 und 12 Zoll sein. Selbst auf diesen recht kurzen Strecken müssen schon neue Materialien verwendet werden und sollen die Signale größere Distanzen überwinden, werden Repeater fällig, die aufwendig und teuer sind.

Die PCI SIG arbeitet allerdings nicht nur an internen PCI-Express-Verbindungen, sondern auch an einem neuen Standard für eine externe Verbindung. Bislang kommen in einigen Rechenzentren PCI-Express-Verbindungen zum Einsatz, die über bis zu acht Meter geführt werden können. Sie basieren allerdings auf dem PCI-Express-Standard 2.0 mit nur wenigen Lanes. Als Gegenstück zu Thunderbolt soll nun ein neuer Standard entwickelt werden, der bis zu 32 GBit/s zulässt. Man möchte dabei auf Features wie eine Daisy-Chain verzichten, um die Kosten so gering wie möglich zu halten.

Über einen flachen Stecker samt bis zu drei Meter langem Kabel sollen bis zu vier PCI-Express-Lanes geführt werden. Da noch Kupferleiter zum Einsatz kommen, kann auch elektrische Leistung von bis zu 20 Watt an das Endgerät gebracht werden.
2015 soll sowohl PCI-Express 4.0 eingeführt werden, schon etwas früher, 2013, der neue Standard für externe Verbindungen.